(57)【要約】【課題】確実にアーク状態を確認しながら溶接条件の調整ができるとともに、修正後の溶接条件の内容を的確にイメージして効率よく調整ができ、類似した部品に対しても溶接条件の設定や選択のケアレスミスをなくすことのできる溶接ロボットシステムを提供する。【解決手段】溶接ロボットと、プログラミングペンダント６と、溶接電源３ａと、前記溶接ロボットおよび溶接電源３ａを制御する制御装置４とを備えた溶接ロボットシステムにおいて、制御装置４は、プログラミングペンダント６との通信を行なう通信制御部２２と、前記溶接条件を保存するデータ記憶部２１と、溶接電源３ａとの通信を行なう送信部２３とを備え、プログラミングペンダント６は、制御装置４との通信を行なう通信部２４と、前記溶接条件を一時的に保持するデータ保持部２５と、前記溶接条件を表示するデータ表示部２６とを備える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接トーチを装備した溶接ロボットと、
前記溶接ロボットの動作教示や溶接条件の設定操作を行うプログラミングペンダントと、
前記溶接条件に従って電流および電圧を出力する溶接電源と、
前記溶接ロボットおよび前記溶接電源を制御する制御装置とを備えた溶接ロボットシステムにおいて、
前記制御装置は、前記プログラミングペンダントとの通信を行なう通信制御部と、
前記溶接条件を保存するデータ記憶部と、
前記溶接電源との通信を行なう送信部とを備え、
前記プログラミングペンダントは、前記制御装置との通信を行なう通信部と、
前記溶接条件を一時的に保持するデータ保持部と、
前記溶接条件を表示するデータ表示部とを備えることを特徴とする溶接ロボットシステム。
【請求項２】
前記データ表示部は、前記溶接条件を数値および波形にて表示することを特徴とする請求項１記載の溶接ロボットシステム。
【請求項３】
パルス溶接においては、前記溶接条件は、パルス電流値、ベース電流値、およびそれぞれの電流の印加時間であることを特徴とする請求項１または２記載の溶接ロボットシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットを用いて溶接を行なう溶接ロボットシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
アーク溶接では溶接品質を維持するため、従来より溶接電流や溶接電圧の制御が行なわれている。ロボットを用いた溶接システムにて溶接電流や溶接電圧を設定する方法としては、溶接電源の操作パネルで直接設定値を打ち込んだり、溶接ロボットのプログラム上で溶接電流指令や溶接電圧指令の値を設定したりするのが一般的である。
また、自動車組立てラインのように溶接ロボットと溶接電源とが広い範囲に分散して配置されている環境においては、溶接電源を通信回線を介してパソコンと接続し、それぞれの溶接条件をパソコン上で集中的に設定／調節しているものがある。パソコン上で溶接条件を集中設定する従来技術について以下に説明する。
【０００３】
図５は抵抗溶接における遠隔溶接管理装置の全体像の概略を示す図であり、図６はパソコン４０の画面４８上に表示された溶接制御装置２００のパネルと同じ構成の制御パネル画面８０を示す図である。図５において、溶接ロボット１はそのアームの先端に、溶接ガン２０２、溶接トランス２０３を備えている。
溶接制御装置２００は、通信用基板２２０、条件保持部２３０、および溶接制御部２４０を備えている。通信用基板２２０は、状態送信部２２１および条件受信部２２２を備えている。状態送信部２２１は、動作状態、動作異常その他、各々の溶接ロボット１の動作状態を示す情報をパソコン４０に向けて送出する。条件受信部２２２は、パソコン４０から送信される個々の溶接ロボットの溶接条件、例えば溶接電流、電流波形、加圧力その他を受信し、条件保持部２３０に格納する。
【０００４】
これら格納された条件に従って、溶接制御部２４０が、溶接ロボット１の溶接電流、通電時間、波形その他を制御する。通信回線（ネットワークシステム）は、例えばＩＥＥＥ８０２．３に準拠して構築されている。各機器は、ＡＵＩ（Attachment Interface Unit）、ＭＡＵ（Medium Attachment Unit）を介し、この通信回線に接続されている。図６に示した制御パネル画面８０上において溶接条件を設定し、通信回線により個々の溶接制御装置２００に溶接条件を送信することにより担当者が個々の溶接ロボット１のところまで足を運ぶことなく溶接条件の設定を行なうことができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−４７９５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、アーク溶接における溶接条件の調整は実際にアーク状態を確認しながら行わなければ溶接品質が得られないのに対し、従来の技術ではパソコンの画面上で集中的に設定を行なうため、実際にアーク状態を確認することができないといった問題があった。
また、溶接条件設定時にパソコン上に表示される画面は溶接制御装置のパネルと同じ構成であるために、溶接条件を修正してもパソコンの画面上では修正した数値が表示されるだけで、操作者は修正した内容を的確にイメージできず効率よく溶接条件を調整できないという問題もあった。
さらに、自動車組立てライン等では様々な部品がアーク溶接されるが、類似した部品が多く、画面上で一見しただけではどの部品の溶接条件か判断するのが難しく、溶接条件の設定や、対象部品に応じた溶接条件の選択の際にケアレスミスが発生するという問題もあった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、確実にアーク状態を確認しながら溶接条件の調整ができるとともに、修正後の溶接条件の内容を的確にイメージして効率よく調整ができ、類似した部品に対しても溶接条件の設定や選択のケアレスミスをなくすことのできる溶接ロボットシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項１に記載の発明は、溶接トーチを装備した溶接ロボットと、前記溶接ロボットの動作教示や溶接条件の設定操作を行うプログラミングペンダントと、前記溶接条件に従って電流および電圧を出力する溶接電源と、前記溶接ロボットおよび前記溶接電源を制御する制御装置とを備えた溶接ロボットシステムにおいて、前記制御装置は、前記プログラミングペンダントとの通信を行なう通信制御部と、前記溶接条件を保存するデータ記憶部と、前記溶接電源との通信を行なう送信部とを備え、前記プログラミングペンダントは、前記制御装置との通信を行なう通信部と、前記溶接条件を一時的に保持するデータ保持部と、前記溶接条件を表示するデータ表示部とを備えることを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、前記データ表示部は、前記溶接条件を数値および波形にて表示することを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、パルス溶接においては、前記溶接条件は、パルス電流値、ベース電流値、およびそれぞれの電流の印加時間であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の溶接ロボットシステムによれば、プログラミングペンダントの画面上で
溶接ロボットの操作や溶接条件の調整を行なうことにより、アーク状態を確認しながら対象である溶接ロボットおよび溶接電源に対して確実に調整が行なえるとともに、溶接部品が類似している場合でも溶接条件の設定のケアレスミスをなくし、調整された溶接条件の内容を的確にイメージできて効率よく調整ができるという効果がある。
また制御装置内のみで溶接波形の読み出し、設定、登録を行い、溶接時のみ溶接波形を溶接電源に送信するため制御装置と溶接電源との通信制御を簡素化できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の具体的実施例を図に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１は、本発明の溶接ロボットシステムの構成図である。１は溶接ロボット、２は溶接トーチ、３ａは溶接電源、３ｂはワイヤ送給装置、４は制御装置、５は制御装置と溶接電源を接続する通信ケーブル、６はプログラミングペンダント、６ａはプログラミングペンダント画面である。
溶接ロボット１はその先端に溶接トーチ２を備えている。制御装置４にはプログラミングペンダント６が接続されておりプログラミングペンダント６で溶接ロボット１の動作や溶接条件等がプログラムされる。
ロボットによる溶接についてその概略を説明する。
溶接ロボット１が予め教示された動作プログラムに従って溶接区間の開始位置へ移動すると、制御装置４は溶接開始指令や溶接条件等を通信ケーブル５を介して溶接電源３ａに送信する。
溶接電源３ａは溶接開始指令を受け取るとワイヤ送給装置３ｂにワイヤ送給指令を送信する。ワイヤ送給装置３ｂはワイヤ送給指令に従いワイヤを溶接トーチ２に送給する。ワイヤと被溶接材が接触するとアークが発生して溶接が開始され、溶接電源３ａは溶接条件に従って電流・電圧を出力する。一方、溶接ロボット１は溶接区間を移動する。
溶接ロボット１が教示された溶接区間の動作を終了すると制御装置４は溶接電源３ａに溶接終了指令を送信する。溶接開始時と同様の指令経路でワイヤが停止し溶接は終了する。
【００１１】
具体例としてパルス溶接の場合を説明する。図２はパルス溶接における溶接電流と溶滴移行の関係図である。図において、７はワイヤ、８はアーク、９は溶滴、１０は被溶接材を示す。パルス溶接においては、溶接電流値が高いパルス区間と溶接電流値が低いベース区間を交互に繰り返すよう制御を行なう。パルス区間では高電流を通電してワイヤ７を溶融し、高電流により発生する電磁ピンチ力で溶滴９をワイヤ７から離脱させ被溶接材１０に移行させる。ベース区間では低い電流値でアークを維持する。以上のように制御することで１回のパルス区間で１回の溶滴移行（１パルス１ドロップと呼ばれる）を行い、安定した溶接を実現している。
【００１２】
図３は本発明のプログラミングペンダントの画面６ａに表示される溶接波形設定画面の概略図である。
１６は登録ボタン、１７はキャンセルボタン、１８は終了ボタン、１９は溶接電流波形１１を表示する波形表示部である。また、１２はパルス電流値を入力するパルス電流入力枠、１３はパルス時間を入力するパルス時間入力枠、１４はベース電流値を入力するベース電流入力枠、１５はベース時間を入力するベース時間入力枠である。
図３では一例として前述のパルス溶接における溶接電流波形を表示しており、各入力枠によって溶接電流波形１１の要素であるパルス電流、パルス時間、ベース電流、ベース時間の値を入力できる。パルス電流はパルス区間の電流値、パルス時間はパルス区間の時間、ベース電流はベース区間の電流値、ベース時間はベース区間の時間を指す。
本発明におけるパルス溶接では上記４つの数値を溶接条件データとする。なお、溶接条件データは指令値である。
【００１３】
図４は本発明の制御装置４、溶接電源３ａおよびプログラミングペンダント６の内部構成図である。まず制御装置４内の構成について述べる。
２１はデータ記憶部であり溶接条件データを保存する。２２は通信制御部でありプログラミングペンダント６との通信を制御する。２３は送信部であり溶接電源３ａに溶接条件データを送信する。
【００１４】
次にプログラミングペンダント６内の構成について述べる。２４は通信部であり、制御装置４内の通信制御部２２に対し溶接波形データの読み込み／保存の指令を出力する。２５はデータ保持部であり制御装置４から送られてきた溶接波形データを一時的に記憶したり、溶接波形設定画面２０上で設定された溶接波形データを制御装置４に送信するまでの間保持したりする。２６はデータ表示部でありデータ保持部２５内の溶接波形データに従って溶接波形設定画面２０上に溶接電流波形１１や数値を表示する。
【００１５】
続いて溶接電源３ａ内の構成について述べる。２７は受信部であり制御装置４からの送信を受信する。２８はＣＰＵで、受信した溶接電流指令、溶接電圧指令、溶接条件データ等に従ってワイヤ送給制御部２９、溶接出力部３０を制御する。ワイヤ送給制御部２９は溶接電流指令に従ってワイヤ送給速度を制御する。溶接出力部３０は溶接電流指令、溶接電圧指令等に従って電流・電圧を制御する。
【００１６】
以下、教示作業において溶接条件を調整する場合の操作を説明する。
プログラミングペンダント６は、プログラミングペンダントの画面６ａ上に表示されるカーソルを移動させる移動キーと、カーソルの示すボタンの入力を行なう選択キーを備えている（いずれも図示せず）。
操作者が移動キーを押して、プログラミングペンダントの画面６ａ上に表示された溶接作業プログラム（以降、プログラムという）内で指定された溶接条件指定ファイルへカーソルを移動させ、選択キーを押すとプログラミングペンダントの画面６ａ上に溶接波形設定画面２０が表示される。
同時にプログラミングペンダント６内の通信部２４は通信制御部２２に溶接波形データ読み込み指令を送信する。通信制御部２２は、指令された溶接波形データをデータ記憶部２１から呼び出し、通信部２４に送信する。溶接波形データはデータ保持部２５へ送られる。
データ表示部２６ではデータ保持部２５内の溶接波形データに従って波形表示部１９上に溶接電流波形１１を表示する。
【００１７】
溶接波形設定画面２０上ではプログラミングペンダント上の移動キーを押すことでパルス電流、パルス時間、ベース電流、ベース時間の値の入力枠１２〜１５、登録ボタン１６、キャンセルボタン１７、終了ボタン１８へとカーソルを移動することができる。
各入力枠にカーソルが移動して設定対象となった場合は入力枠内の数値が点滅し、登録ボタン１６、キャンセルボタン１７、終了ボタン１８の場合にはボタン自体が点滅する。
【００１８】
溶接条件を設定／変更する場合は移動キーで溶接波形設定画面２０の入力枠の数値へカーソルを移動させ、選択キーを押す。これにより設定可能状態となる。
移動キーを押して入力枠内の桁の移動を行い、プログラミングペンダント上の数値キー（図示せず）で値を入力する。値を入力し終わると選択キーを押して決定する。
決定された値はデータ表示部２６によって更新された溶接電流波形１１として波形表示部１９上に即座に表示されると共にデータ保持部２５に送られる。
入力した値を取り消したい場合には移動キーでキャンセルボタン１７にカーソルを移動させて選択キーを押す。これによりキャンセル指令がデータ保持部２５に送られ、保持していた溶接電流波形１１を再度表示する。
このように、溶接条件を数値だけでなく電流波形として確認できるため、実際に溶接を行う際のアーク状態を確認しながら溶接条件の調整を行うことができ、溶接部品が類似している場合であっても設定のケアレスミスを防止できる。
【００１９】
溶接波形が決定したら移動キーで登録ボタン１６にカーソルを移動させ選択キーを押すことで、更新された溶接波形データが通信部２４および通信制御部２２を介してデータ記憶部２１に登録される。終了ボタン１８にカーソルを移動させ選択キーを押すと溶接波形設定画面２０が閉じプログラムに戻る。
【００２０】
続いて、設定した溶接波形に基づいて、実際に溶接を実行する場合について説明する。
溶接を実行するプログラムには溶接ロボット移動命令、溶接条件指定ファイル、溶接開始指令、溶接終了指令が登録されている。
プログラムを実行すると溶接ロボット移動命令により溶接ロボット１は溶接開始位置に移動する。
プログラムでは溶接電流指令、溶接電圧指令、溶接条件指定ファイルが溶接開始位置に到達する前に登録されており、制御装置４が溶接電流指令、溶接電圧指令、溶接条件指定ファイルを認識した時点で送信部２３は溶接電源３ａの受信部２７に対し、溶接電流指令、溶接電圧指令、指定されたデータ記憶部２１内の溶接波形データを送信する。
【００２１】
溶接電流指令、溶接電圧指令、溶接波形データは溶接電源３ａのＣＰＵ２８にも送られる。溶接ロボット１が溶接開始位置に移動した後、溶接電源３ａに溶接開始指令が送られると、ＣＰＵ２８は溶接電流指令に従ってワイヤ送給制御部２９にワイヤを送給させ、溶接出力部３０に溶接電流指令、溶接電圧指令、溶接波形データに従って電流・電圧を出力させる。それによりワイヤ７と被溶接材１０との間にアークが発生し溶接が開始される。
溶接ロボット１は指定された移動速度で移動し溶接が継続される。溶接終了指令が制御装置４から溶接電源３ａに送られるとＣＰＵ２８はワイヤ送給制御部２９にワイヤ送給を停止させ、溶接出力部３０に電流・電圧の出力を停止させる。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明は、プログラミングペンダントを用いた溶接ロボットシステムに広く適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施例を示す溶接ロボットシステムの全体の構成図
【図２】パルス溶接における溶接電流波形と溶滴移行の関係図
【図３】本発明のプログラミングペンダントの画面上に表示される溶接条件設定画面
【図４】本発明の制御装置とプログラミングペンダントおよび溶接電源の内部構成図
【図５】従来の遠隔溶接管理装置の構成図
【図６】従来の遠隔溶接管理装置におけるパソコン画面に表示される制御パネル画面
【符号の説明】
【００２４】
１    溶接ロボット
２    溶接トーチ
３ａ  溶接電源
３ｂ  ワイヤ送給装置
４    制御装置
５    通信ケーブル
６    プログラミングペンダント
６ａ  プログラミングペンダント画面
７    溶接ワイヤ
８    アーク
９    溶滴
１０  被溶接材
１１  溶接電流波形
１２  パルス電流入力枠
１３  パルス時間入力枠
１４  ベース電流入力枠
１５  ベース時間入力枠
１６  登録ボタン
１７  キャンセルボタン
１８  終了ボタン
１９  波形表示部
２０  溶接波形設定画面
２１  データ記憶部
２２  通信制御部
２３  送信部
２４  通信部
２５  データ保持部
２６  データ表示部
２７  受信部
２８  ＣＰＵ
２９  ワイヤ送給制御部
３０  溶接出力部
４０  パソコン
４８  パソコンの画面
８０  制御パネル画面
２００  溶接制御装置
２０２  溶接ガン
２０３  溶接トランス
２２０  通信用基板
２２１  状態送信部
２２２  条件受信部
２３０  条件保持部
２４０  溶接制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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